DE102012215330A1

DE102012215330A1 - Rührwerk

Info

Publication number: DE102012215330A1
Application number: DE201210215330
Authority: DE
Inventors: Georg Angelov; Christoph Hillebrand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Bei einem Rührwerk mit einem Antrieb (6), der über eine Welle (5) einen Rührer (3) mit Flügeln (4) aus magnetischem Werkstoff antreibt, erfolgt eine Überwachung des Rührers (3) durch einen in seiner Umgebung angeordneten induktiven Näherungssensor (8). Eine Auswerteeinrichtung (11) erzeugt eine Fehlermeldung (12), wenn der periodische Ist-Verlauf des von dem Näherungssensor (8) erzeugten Sensorsignals (10) von einem Soll-Verlauf abweicht.

Description

Bei der prozesstechnischen Verarbeitung von Stoffen, z. B. in der chemischen Industrie, Pharmazeutischen Industrie kommen Rührwerke zum Mischen und Rühren zum Einsatz.
Ein Rührwerk besteht aus einem Rührer mit Flügeln, der im Inneren eines Rührkessels angeordnet ist und über eine Welle angetrieben wird. Der Antrieb umfasst einen Motor und dessen Steuerung. In der Regel wird der Rührer drehzahlgeregelt angetrieben, wozu die Ist-Drehzahl erfasst werden muss. Es ist bekannt, dazu an der Welle im Bereich des Motors Markierungen, z. B: Nocken, vorzusehen und deren Bewegung berührungslos, im Falle des Nockens z. B. mittels eines induktiven Näherungssensor zu erfassen. Es ist auch bekannt, mittels eines induktiven Näherungssensors festzustellen, ob der Deckel des Rührkessels richtig geschlossen ist und, wenn dies nicht der Fall ist, den Antrieb des Rührers abzuschalten.
Induktive Näherungssensoren (Näherungsschalter, Positionsschalter) sind allgemein bekannt. Sie erzeugen mittels eines Oszillators ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld. Wird in dieses Feld ein elektrisch leitendes Material, insbesondere Metall, gebracht, so bilden sich in diesem Material Wirbelströme aus, die dem Oszillator Energie entziehen. Dies wird von einer sensoreigenen Elektronik detektiert, die daraufhin ein Sensorsignal (Schaltsignal) erzeugt.
Die Flügel des Rührers werden mit der Zeit stark beansprucht. Es kann zu Materialermüdungen kommen, die zum Bruch oder Abriss eines Flügels führen können. Bei Nichtabschaltung sind weitere Schäden wie der Verlust des Produkts in dem Rührkessel, Produktionsausfall, Beschädigung des Rührkessels usw. möglich.
Es ist bekannt, die Drehbewegung der Flügel indirekt über die Leistungs- bzw. Stromaufnahme des Antriebs zu überwachen. Eine solche Überwachung anhand der Änderung der Leistung bzw. Stromaufnahme ist jedoch nicht immer eindeutig, da auch Änderungen des Füllstands oder der Viskosität des Materials im Kessel die Leistungs- bzw. Stromaufnahme des Antriebs beeinflussen und daher ein Abbruch eines Flügels nicht sicher detektiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unmittelbare und sichere Überwachung der Drehbewegung der Flügel zu ermöglichen, um abgerissene Flügel zu erkennen und das Rührwerk umgehend abzuschalten.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Rührwerk mit einem Antrieb, der über eine Welle einen Rührer mit Flügeln antreibt, und mit einer Überwachungseinrichtung für den Rührer, die einen in der Umgebung des Rührers angeordneten induktiven Näherungssensor und eine diesem nachgeordnete Auswerteeinrichtung umfasst, wobei die Flügel des Rührers magnetisches Material beinhalten, insbesondere aus magnetischem Material bestehen, und die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Fehlermeldung zu erzeugen, wenn der periodische Ist-Verlauf des von dem Näherungssensor erzeugten Sensorsignals von einem Soll-Verlauf abweicht.
Der verwendete Begriff magnetisch ist im Sinne von magnetisierbar zu verstehen. So sind martensitische und die ferritischen Edelstähle, insbesondere Chromstähle, magnetisch. Dagegen haben z. B. Chromnickelstähle ein austenitisches Gefüge und sind nichtmagnetisch.
Um eine weitere Beschädigung des Rührwerks oder Rührkessels zu verhindern und weitere Gefahren abzuwehren wird vorzugsweise beim Auftreten der Fehlermeldung ein Abschaltsignal für den Antrieb erzeugt.
Zusätzlich zur Überwachung des Rührers kann bei intaktem Rührer aus dem Sensorsignal die Drehzahl ermittelt und ein Drehzahlsignal zur Regelung des Antriebs erzeugt werden.
Wenn der Rührkessel aus nichtmagnetischem Werkstoff, z. B. Kunststoff oder Chromnickelstahl besteht, ist der Näherungssensor vorzugsweise außerhalb des Rührkessels angeordnet und z. B. an der Außenwand des Rührkessels angebracht. Anderenfalls kann der Näherungssensor mittels eines Sensorrohrs in dem Rührkessel installiert werden, wobei das Sensorrohr den Näherungssensor von dem Material in dem Rührkessel trennt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen, die in
1 ein erstes und in
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rührwerks mit Rührkessel zeigt.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Rührkessel 1 aus nichtmagnetischem Edelstahl wie z. B. Chromnickelstahl. Der Rührkessel 1 ist mit einem zu mischenden oder zu rührenden Material 2 gefüllt. In dem Rührkessel 1 rotiert ein Rührer 3 mit Flügeln 4 aus magnetischem Werkstoff wie z. B. Chromstahl. Der Rührer 3 wird über eine Welle 5 von einem über dem Rührkessel 1 positionierten Antrieb 6 angetrieben. Der Antrieb 6 wird von einer Steuereinrichtung 7 angesteuert, die den Antrieb 6 ein- und ausschaltet und die Antriebsdrehzahl einstellt bzw. regelt.
Außerhalb des Rührkessels 1 ist an einer den rotierenden Flügeln 4 gegenüberliegenden Position, z. B. auf der Höhe der Flügel 4 oder unterhalb des Rührkessels 1, ein induktiver Näherungssensor 8 angeordnet, der den Vorbeilauf der rotierenden Flügel 4 detektiert. Der Näherungssensor 8, der unmittelbar an der Außenwand 9 des Rührkessels 1 angebracht sein kann, erzeugt ein Sensorsignal 10, das bei intakten Flügeln 4 einen periodischen Soll-Verlauf aufweist. Im einfachsten Fall ist dies eine Folge von äquidistanten Impulsen, wobei jeder Impuls den Vorbeilauf eines der Flügel 4 anzeigt. Der Soll-Verlauf ist in einer Auswerteeinrichtung 11 hinterlegt, die im laufenden Betrieb des Rührwerks den Ist-Verlauf des Sensorsignals 10 mit dem Soll-Verlauf vergleicht und bei einer ein vorgegebenes Maß übersteigenden Abweichung eine Fehlermeldung 12 erzeugt. Der Abstand des Näherungssensors 8 von dem Rührer 3 und seine Empfindlichkeit sind so eingestellt, dass bei einer größeren Beschädigung des Flügels 4, wie Verbiegung oder Abbrechen des Flügels 4 oder eines Teils davon, das vorgegebene Maß für die Abweichung zwischen Ist- und Soll-Verlauf überschritten und die Fehlermeldung 12 ausgelöst wird. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn in der oben genannten Folge von Impulsen einzelne Impulse wiederholt ausbleiben. Um eine weitere Beschädigung des Rührwerks oder Rührkessels 1 zu verhindern und weitere Gefahren abzuwehren, erzeugt die Steuereinrichtung 7 beim Auftreten der Fehlermeldung 12 ein Abschaltsignal 13 für den Antrieb 6. Bei intakten Flügeln 4 kann die Auswerteeinrichtung 11 aus dem Sensorsignal 10 die Drehzahl der Rührers 3 ermitteln und ein Drehzahlsignal 14 für die Steuereinrichtung 7 zur Regelung des Antriebs 6 erzeugen.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rührwerks unterscheidet sich von dem nach 1 dadurch, dass der Näherungssensor 8 in dem Rührkessel 1 mittels eines in das Material 2 eintauchenden Sensorrohrs 15 gehalten ist. Das Sensorrohr 15 besteht aus nichtmagnetischem Material und hält das Material 2 und den Näherungssensor 8 voneinander fern. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Rührkessel 1 aus magnetischem Stahl besteht.

Claims

Rührwerk mit einem Antrieb (6), der über eine Welle (5) einen Rührer (3) mit Flügeln (4) antreibt, und mit einer Überwachungseinrichtung für den Rührer (3), die einen in der Umgebung des Rührers (3) angeordneten induktiven Näherungssensor (8) und eine diesem nachgeordnete Auswerteeinrichtung (11) umfasst, wobei die Flügel (4) des Rührers (3) magnetisches Material beinhalten und die Auswerteeinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, eine Fehlermeldung (12) zu erzeugen, wenn der periodische Ist-Verlauf des von dem Näherungssensor (8) erzeugten Sensorsignals (10) von einem Soll-Verlauf abweicht.
Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (11) beim Auftreten der Fehlermeldung (12) ein Abschaltsignal (13) für den Antrieb (6) erzeugt.
Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (11) aus dem Sensorsignal (10) die Drehzahl der Rührers (3) ermittelt und ein Drehzahlsignal (14) zur Regelung des Antriebs (6) erzeugt.
Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer (3) in einem Rührkessel (1) aus nichtmagnetischem Material und der Näherungssensor (8) außerhalb des Rührkessel (1) angeordnet sind.
Rührwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor (8) an der Außenwand (9) des Rührkessels (1) angebracht ist.
Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührer (3) in einem Rührkessel (1) angeordnet ist und der Näherungssensor (8) mittels eines Sensorrohrs (15) in dem Rührkessel (1) gehalten ist.